Способ изготовления высокопрочных труб

 

Союз Советскик

Социалистических республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву 9186587 (22) Заявлено 0701ЯО (21) 2866684/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 1 1181. Бюллетень Н9 42

Дата опубликования описания 151181 (n)881130 (51)М. Кл з

С 21 D 1/1Р

С 21 0 8/10

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (53) УДК 621 ° 774. 3 (088.8) В.П.Коэинец, В.М.Янковский, П.М.Сутовский, Ю.А.Ткачев, Б.Л.Кравцов, A.H.Tèõoíþê, Ю.Г.Исаев, Ю.A.Поповцев

У

A.A.Êðèâîøååâà, З.И.Ланге и В.В.Сторчевой (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ТРУБ где С - средняя скорость нагрева, град/с.

В условиях Азербайджанского. трубного завода им. В.И.Ленина в опытНом порядке осуществлен и испытан предлагаемый способ по сравнению с

Изобретение относится к термичес кой обработке и может быть использовано при производстве труб нефтяного сортамента, например высокопрочных труб бурильных установок с приваренными замками.

Известен способ изготовления высокопрочных труб, заключающийся в том, что к трубам приваривают соединительные замки, а трубу в зоне сварки подвергают закалке с последующим отпуском (1) .

Недостатком данного способа является то, что при имеющих место скоростях нагрева, обеспечивающих только 15 нормальное проведение сварки и произвольно выбранных интервалах времени между концом нагрева и началом интенсивного охлаждения при закалке не обеспечиваются необходимые механичес- 20 кие свойства, например, прочность и структура, по всей длине сварного соединения. Это объясняется тем, что на границах сварного соединения, в зонах термического влияния возникают два участка разупрочнения 10-15 мм шириной (по одному с каждой стороны)

Кроме того, прочность эоны сварного соединения лимитируется максимально возможными показателями, которые 30 обеспечиваются влиянием термических, температурно-временных условий обработки этой зоны. При условии требований к трубам эти максимальные показатели часто могут быть недостаточными.

Цель изобретения — улучшение механических свойств и структуры изделия, повышение прочности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления высокопрочных труб зону сварного соединения в процессе нагрева под закалку, начиная с температуры, соответствующей точке Ag подвергают дополнительному сжатию со степенью деформации 10-20%, причем этот нагрев осуществляют со скоростью не менее

40-80 град/с, а закалку начинают не позде, чем через промежуток времени, определяемый соотношением

Й1= — С

С (8 + 10) 881130 известным способом производства. Изготовлению и испытанию подвергаются опытные бурильные трубы из стали

36Г2С с размерами 127х9 мм, длино1.

12 мм.

Сначала трубные заготовки были термоупрочнены (закалены и отпущены).

В результате получена партия термоупрочненных заготовок категории прочности Л, подготовленных к приварке замков из стали 40ХН.

По известному способу процесс !

О изготовления высокопрочных труб включает приварку замков электроконтактностыковым методом на машине

МСТ-500, а зону сварного соединения охлаждают водой. 15

Отпуск зоны сварного соединения осуществляют в отдельно стоящем индукторе.

Анализ механических свойств и структры изделия в зоне сварного 20 соединения показывает, что по границам зоны на переходе от холодного металла к разогреваемому появляются два разупрочненных участка, которые обнаружены как по анализу микрострук р туры металла, так и по данным механических испытаний образцов на растяжение.

Свойства металла на раэупрочненных участках характеризуются. =70-75 кг/мм, G = 52-58 кг/mP, о 716Ъ.

Структура ферритово-перлитная, зерно 8-9 баллов.

Прочность этих участков ниже прочности эоны сварного шва и основного металла на 2 категории (по ГОСТ

631-75) . Это явление разупрочнения связано с распространением тепла из зоны сварного шва в пограничные 40 участки, которые за счет теплопроводности не успевают прогреться до температуры выше точки Ас> и впоследствии подвергаются ускоренному охлаждению при более низких темпе- 4 ратурах.

По предложенному способу процесс изготовления высокопрочных труб включает то, что приварку замков осуществляют по двум вариантам, испытывая два используемых в промышленной практике метода, приварку трением на машине МСТ-100,01 и приварку электроконтактным методом на машине NCT-500 разогревая зону сварного соадинения со скоростью более $5

40 град/с. Процесс ведут следующим образом.

Зону сварного соединения разогревают перед проковкой до максимальных температур в месте стыка 1150, 40

1200, 1300 С со средней скоростью

30, 40, 50, 60, 80 град/с.

Начиная с температуры в месте стыка, соответствующей точке А0 и при последующем разогреве, зону стык 5 сварного шва подвергают дополнительному (большему, чем это требуется только при сварке) сжатию со степенью деформации 5, 10, 20, 30%.

Последующее охлаждение сварного соединения йроизводят струями воды, поддерживая скорость охлаждения 30 град/с ° При испытаниях варьируется величина промежутка времени дС между окончанием нагрева перед проковкой и началом интенсивного охлаждения 4, 5, 7, 10, 20 с. После приварки замков и термоупрочнения зоны сварного соединения (закалка от местного сварочного нагрева плюс отпуск в отдельно стоящем индукторе) последняя во всех случаях подвергается металлографическому анализу и механическим испытаниям.

Равнопрочность в зоне сварного соединения, а, следовательно, и по всей длине достигается только при условии ь iс 5 - 10 с при С = 50

80 град/с, na i=4 — 5 с при С

40 град/с.

При нагреве со скоростью 30 град/с даже немедленное (без проковки деталей) интенсивное охлаждение стыка приводит к образованию участка разу рочнения.

Наилучшие показатели по свойствам сварного соединения и равнопрочности по всей длине достигнуты при допалнительном (большем, чем это требует только для сварки) сжатии зоны сварного соединения со степенью деформации металла 10-20%.

Исходя из приведенных данных, необходимыми условиями получения равнопрочности в зоне сварного соединения, кроме дополнительной деформации, является соблюдение условий

С > 40 град/с {1) и эмпирического соотношения где С вЂ” средняя скорость нагрева (град/с), а эмпирический коэффициент (8 — 10) имеет размерность ускорения нагрева (град/с )и выбирается прямо пропорционально скорости (град/c).

Полученные при соблюдении условий (11, (2g и дополнительной деформации зоны сварного соединения по всей длине стабильные и достаточно равномерные свойства характеризуются

6 3 85 кг/мм

Ъ 70. кг/мм

ФЪ 7/1531 что отвечает категории и прочности

Л. (по ГОСТ 631-75) .

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение равнопрочных по длине труб с приваркой соединений и способствует улучшению механических свойств и структуры

881130

Формула изобретения

Составитель A.Ëÿïóíoâ

Техред A.Càâêà Корректор В.Синицкая

Редактор Н.Минко

Заказ 9874/43 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 металла труб по сравнению с известными способами изготовления труб.

Равнопрочные трубы, полученные по предлагаемому способу, более надежны в эксплуатации, по сравнению с высокопрочными полученными известными способами, когда по длине трубы имеют место участки разупрочнения, так как в случае использования равнопрочных труб вероятность выхода их из строя при эксплуатации значительно снижается.

Применение предлагаемого способа дает возможность изготавливать высокопрочные трубы из дешевых углеродистых и низколегированных сталей, что снижает расходы на производство в целом. Эффективность предлагаемого способа состоит в том, что при производстве каждой 1000 т бурильных труб категории прочности Л можно ожидать экономию около 150 тыс.руб.

Предлагаемый способ позволяет получать трубы и более высоких, чем Л, категорий прочности.

Способ изготовления высокопрочных труб по авт.св. Ю 186587, отличающийся тем-, что, с целью повыаения прочности, зону сварного соединения нагревают под закалку со скоростью 40-80 град/с, и от температуры Асу эту зону подвергают дополнительному сжатию со степенью деформации 10-20%, а закалку начинают через промежуток времени, определенный соотношением

С ьС=—

15 где С вЂ” средняя скорость нагрева, град/с, К вЂ” эмпирический коэффициент равный 8-10 град/с".

20 Источники информации, принятые во внимание при эксйертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 186587, кл. В 21 0 39/04, 1966.